Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Vad är skillnaden mellan värme och temperatur?
- Enkel förändring i temperaturberäkningar
- Beräkna temperaturändring från värmeöverföring
Termodynamik är fysikens område som rör temperatur, värme och slutligen energiöverföringar. Även om termodynamikens lagar kan vara lite svåra att följa, är den första lagen för termodynamik ett enkelt förhållande mellan det utförda arbetet, tillsatt värme och förändringen i ett ämnes inre energi. Om du måste beräkna en temperaturändring är det antingen en enkel process att subtrahera den gamla temperaturen från den nya, eller det kan innebära den första lagen, mängden energi som tillsätts som värme och ämnets specifika värmekapacitet i fråga.
TL; DR (för lång; läste inte)
En enkel temperaturförändring beräknas genom att subtrahera den slutliga temperaturen från den initiala temperaturen. Du kan behöva konvertera från Fahrenheit till Celsius eller vice versa, vilket du kan göra med en formel eller en online-kalkylator.
När värmeöverföring är involverad, använd denna formel: temperaturändring = Q / cm för att beräkna temperaturändringen från en viss mängd värme som tillsätts. Q representerar den tillsatta värmen, c är den specifika värmekapaciteten för ämnet du värmer, och m är massan av ämnet du värmer.
Vad är skillnaden mellan värme och temperatur?
Den viktigaste bakgrundsbiten du behöver för en temperaturberäkning är skillnaden mellan värme och temperatur. Ett ämnes temperatur är något du känner till från vardagen. Det är den mängd du mäter med en termometer. Du vet också att ämnets kokpunkter och smältpunkter beror på deras temperatur. I verkligheten är temperaturen ett mått på den inre energin ett ämne har, men den informationen är inte viktig för att lösa temperaturförändringen.
Värmen är lite annorlunda. Detta är en term för överföring av energi genom termisk strålning. Den första lagen om termodynamik säger att energiförändringen är lika med summan av den tillförda värmen och det utförda arbetet. Med andra ord kan du ge mer energi till något genom att värma upp det (överföra värme till det) eller genom att fysiskt flytta eller rör om det (göra arbete på det).
Enkel förändring i temperaturberäkningar
Den enklaste temperaturberäkningen du kanske måste göra är att beräkna skillnaden mellan start- och sluttemperatur. Det här är lätt. Du subtraherar den slutliga temperaturen från starttemperaturen för att hitta skillnaden. Så om något börjar på 50 grader och slutar på 75 grader, är temperaturen ändrad 75 grader C - 50 grader C = 25 grader. För temperaturminskningar är resultatet negativt.
Den största utmaningen för denna typ av beräkning uppstår när du behöver göra en temperaturomvandling. Båda temperaturerna måste vara antingen Fahrenheit eller Celsius. Om du har en av varandra konverterar du en av dem. För att byta från Fahrenheit till Celsius, subtrahera 32 från beloppet i Fahrenheit, multiplicera resultatet med 5 och dela det sedan med 9. För att konvertera från Celsius till Fahrenheit, först multiplicera beloppet med 9, dela det sedan med 5 och slutligen lägg till 32 till resultatet. Alternativt använder du bara en online-kalkylator.
Beräkna temperaturändring från värmeöverföring
Om du gör ett mer komplicerat problem med värmeöverföring är det svårare att beräkna temperaturförändringen. Formeln du behöver är:
Förändring i temperatur = Q / cm
Var Q är värmen tillsatt, c är ämnets specifika värmekapacitet, och m är massan av ämnet du värmer upp.Värmen ges i joule (J), den specifika värmekapaciteten är en mängd i joule per kilogram (eller gram) ° C, och massan är i kilogram (kg) eller gram (g). Vatten har en specifik värmekapacitet på knappt 4,2 J / g ° C, så om du höjer temperaturen på 100 g vatten med 4 200 J värme får du:
Förändring i temperatur = 4200 J ÷ (4,2 J / g ° C × 100 g) = 10 ° C
Vattnet ökar i temperaturen med 10 grader C. Det enda du behöver komma ihåg är att du måste använda konsekventa enheter för massa. Om du har en specifik värmekapacitet i J / g ° C, behöver du ämnets massa i gram. Om du har det i J / kg ° C, behöver du ämnets massa i kilogram.